UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA –ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA CURSO: LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS GUIA DE LABORATORIO N02 DETERMINAR EL CIRCUITO EQUIVALENTE DEL TRANSFORMADOR MEDIANTE LOS ENSAYOS DE VACÍO Y CORTOCIRCUITO I.
OBJETIVO: Determinar mediante los ensayos correspondientes, los parámetros del
circuito eléctrico equivalente de un transformador monofásico. II. MARCO TEÓRICO: Los parámetros del circuito equivalente de un transformador pueden determinarse si se efectúan dos pruebas: la de circuito abierto o en vacío y la de cortocircuito. Ensayo en vacío o ensayo de circuito circuit o abierto o evaluación de las pérdidas fijas en los transformadores transformadores (Determinación de las pérdidas en el hierro) Como su nombre lo dice supone dejar abierto un devanado del transformador, mientras el otro se excita aplicando el voltaje nominal. Aunque no importa el lado que se excite, es más seguro realizar la prueba en el lado de bajo voltaje. Otra razón para realizar la prueba en este lado es la disponibilidad de fuentes de bajo voltaje en cualquier instalación de pruebas. El ensayo consiste en aplicar al primario, la tensión nominal, obteniéndose obteniénd ose los valores de potencia y corriente. Al no haber carga en el circuito secundario, la corriente de vacío resulta de un valor muy pequeño y la potencia absorbida se debe entonces, fundamentalmente, a las pérdidas en el hierro, ya que resultan despreciables despreciables las pérdidas en el cobre. En la figura 1 se muestra el diagrama de conexión para la prueba de circuito abierto con amperímetro, voltímetro y vatímetro colocados en el lado de bajo voltaje. Si se supone que la pérdida de potencia en el cobre en condiciones sin carga en el lado de bajo voltaje es despreciable, entonces el circuito equivalente aproximado correspondiente como se observa desde el lado de bajo voltaje es el que aparece en la siguiente figura:
Ensayo en cortocircuito o evaluación de las pérdidas variables de los transformadores (Determinación de las pérdidas en el cobre) Esta prueba se ha diseñado para determinar las resistencias del devanado y las reactancias de dispersión. La prueba se realiza estableciendo un cortocircuito a través de un devanado y excitando al otro con una fuente de voltaje. El voltaje aplicado se ajusta con cuidado para que cada devanado o arrollamiento conduzca la corriente nominal. El voltaje aplicado es una fracción pequeña del voltaje nominal. Por tanto ha de tenerse cuidado extremo al ejecutar esta prueba. Nuevamente no importa en cual lado se ejecute la prueba. Sin embargo la medición de la corriente nominal indica que, para mayor seguridad, la prueba debe realizarse en el lado de alto voltaje. Dado que el valor de la tensión de cortocircuito resulta un valor muy pequeño, la potencia absorbida se debe, fundamentalmente, a las pérdidas en el cobre, ya que resultan despreciables las pérdidas en el hierro. En la figura 2 se muestra el diagrama de conexión para la prueba de cortocircuito con amperímetro, voltímetro y vatímetro colocados en el lado de alto voltaje, con un cortocircuito en el lado de bajo voltaje. En este caso el vatímetro registra la pérdida en el cobre a plena carga. El circuito equivalente aproximado correspondiente a la prueba de cortocircuito es el siguiente:
Re1=R1 + a2R2
Xe1=X1 + a2X2
Si han de disgregarse las resistencias, se supondrá que el transformador ha sido diseñado para que la pérdida de potencia en el lado de alto voltaje se a igual a la que ocurre el lado de bajo voltaje. Esto recibe el nombre de Criterio de diseño óptimo, según el cual:
0.5 Re1 = R1 = a2R2
0.5 Xe1 = X1 = a2X2
III. ELEMENTOS A UTILIZAR:
01 Transformador monofásico de 1 KVA, 220/110 V
01 Multimetro digital
01 Amperímetro 0-5 A
01 Voltimetro de 0-300 V
01 Watimetro monofásico
Conductores eléctricos varios
01 Variac monofásico
IV. ACTIVIDADES:
a) Armar el siguiente circuito
220 V
110 V
Figur a 1.- Ensayo en vacío
a) Registrar los valores de los instrumentos, cuando la tensión en V2 es la nominal (110 V). Io
Vo
Wo
Rm
Xm
Zm
b) Armar el siguiente circuito.
220 V
Figura 2.- Ensayo de cortoc ircui to
c) Regular el autotransformador variable desde cero voltios hasta conseguir que en ambos arrollamientos circule la corriente nominal del transformador (mas o menos 5% V nominal ).
d) Registrar los valores de los instrumentos para esta Corriente nominal.
110 V
Icc
Vcc
Wcc
Rcc
Xcc
Zcc
V.- CUESTIONARIO:
1. ¿Qué
es
la
relación
de
transformación
y
cómo
puede
determinarse
experimentalmente? 2. Haga la definición correcta de: la corriente de vacío, la corriente por pérdida en el núcleo y la corriente de magnetización, dibuje el diagrama fasorial de corrientes. 3. ¿Cuál es la ventaja de realizar la prueba de circuito abierto en el lado de bajo voltaje? 4. ¿Por qué se prefiere ejecutar la prueba de cortocircuito en el lado de alto voltaje? 5.
Dibuje el circuito equivalente del transformador ensayado en laboratorio con sus respectivos valores (R1, R2, X1, X2, Xm y Rm).
VI.- OBSERVA CIONES Y CONCLUSIONES
Describa las observaciones y conclusiones en forma clara y precisa sobre el tema desarrollado en la sesión de laboratorio Indicar por lo menos 6
VII.- BIBLIOGRAFÍA Indicar la bibliografía consultada en la elaboración del informe, y de haberse utilizado información de la red indicar la dirección WWW. NOTA: Los informes se presentarán en la sesión inmediata posterior a la ejecución de la práctica, son de carácter personal, de encontrarse informes similares, la nota única será dividida entre el número de informes similares.
CUADRO DE EVALUACIÓN ÍTEM
PUNTAJE
P.A.
2 ptos.
2
4 ptos.
4
3 ptos
5
8 ptos
6
2 pto.
7
1 pto.
P.A. = Presentación y Acabado. Jefe de Practicas: Ing. Luis A. Chirinos.
